JP2007057098A - Fluid operation type position adjustment device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は動力装置のための流体作動式位置調整装置に関し、特に、プロセスバルブのための流体作動式位置調整装置に関する。本発明の流体作動式位置調整装置は調整装置ハウジングを含み、その中には少なくともひとつのサーボ手段が設置されている。該サーボ手段は、位置決定動作を行うように制御された流体作動によって動かされることが可能であり、自身の位置に応じた方式によって、供給口及び排出口と、動力装置と接続するために設置された動力連絡部とを、それぞれ異なる様式で流体回路内に互いに接続することができる。 The present invention relates to a fluid operated position adjusting device for a power device, and more particularly to a fluid operated position adjusting device for a process valve. The fluid actuated position adjusting device of the present invention includes an adjusting device housing in which at least one servo means is installed. The servo means can be moved by a fluid operation controlled to perform a positioning operation and is installed to connect the supply and discharge ports and the power unit in a manner depending on its position. Connected to each other in the fluid circuit in different ways.
このタイプの位置調整装置は、調整装置ハウジング内に設置されたサーボ手段を含む。このサーボ手段は、設定位置に応じて、動力連絡部を供給連絡部もしくは排出連絡部のいずれかと選択的に接続したり、或いはその両方から同時に遮断する役割を果たす。このような方法をとることによって、例えばプロセスバルブなどといった他の動力装置の作動に用いられる動力連絡部の流体圧力を、必要に応じて設定することが可能となる(特許文献1参照)。 This type of position adjustment device includes servo means installed in the adjustment device housing. This servo means plays a role of selectively connecting the power communication unit to either the supply communication unit or the discharge communication unit, or simultaneously disconnecting from both, depending on the set position. By adopting such a method, it is possible to set the fluid pressure of the power communication unit used for the operation of another power device such as a process valve as required (see Patent Document 1).
流れの切り替え状況を決定するサーボ手段の位置は、機械ばね手段に対抗する形でサーボ手段のダイアフラム要素に作用する調節可能な制御圧力の影響を受ける。制御圧力が周りの圧力と等しい場合はサーボ手段が排出ポジションをとるように位置調整装置が設計されているため、動力連絡部が他の二つの連絡部から同時に切り離され、かつ、その結果として動力連絡部と接続された動力装置も一定した位置に留まるような閉塞状況を発生させる制御圧力を正確に設定することは比較的難しい。
本発明のひとつの目的は、単純な手段により動力装置の正確な制御を行うことができる省スペース型の流体作動式位置調整装置を提供することにある。
これらの目的及び/または本明細書、請求項、図面より明らかになる他の目的を達成するために、本発明においては、以下のような工夫がされている。
One object of the present invention is to provide a space-saving fluid-operated position adjusting device that can accurately control a power unit by simple means.
In order to achieve these objects and / or other objects that will become apparent from the present specification, claims, and drawings, the present invention is devised as follows.
まず、サーボ手段は、自身の位置を設定するために、二つの流体作動面を有している。この二つの作動面は、サーボ運動におけるそれぞれ反対方向に面し、かつその効果も同じであり、各々制御室を境界付ける役割を果たしている。二つの制御室は、共通の制御圧力連絡部と接続されており、該共通の制御圧力連絡部により中間に設置されたチョーク手段を介して各々流体の流れへと通じている。また、二つの制御室は排出口を有するそれぞれ関連するチョーク手段から見て下流にある。この二つの排出口は、調整装置ハウジングと共にひとつのユニットを構成する電気作動型コントロールバルブ手段を備えている。該バルブ手段は二つの排出口を、両方を同時に閉じるという動作も含め、個別かつ選択的に開閉することができる。 First, the servo means has two fluid working surfaces in order to set its position. The two working surfaces face in opposite directions in the servo motion and have the same effect, each serving to delimit the control room. The two control chambers are connected to a common control pressure communication section, and each of the two control chambers communicates with a fluid flow through a choke means installed in the middle by the common control pressure communication section. The two control chambers are also downstream as seen from the respective associated choke means having a discharge port. The two outlets are provided with electrically operated control valve means which constitute a unit with the adjusting device housing. The valve means can open and close the two outlets individually and selectively, including the action of closing both simultaneously.
関連する共通の制御圧力連絡部による制御との関連において、二つの流体作動面に関して対称性を有する設計は、両排出口を同時に閉鎖した場合に、サーボ手段に作用する流体力が互いに補償しあい、明確な位置決定を達成しうることを保証する。排出口が閉ざされている場合においては、特に、動力連絡部が供給連絡部と排出連絡部の両方から遮断され、一定した圧力を保持する位置に、サーボ手段のホームポジションが設定される可能性がある。二つの制御室のいずれもが同一の制御圧力連絡部に接続されているため、調整の正確性は制御圧力の変動に左右されない。サーボ手段のサーボ運動は動力連絡部における有効圧力に変化を生じさせるのであるが、このサーボ運動を開始するためには、二つの排出口のうちいずれかがコントロールバルブ手段の適切な電気制御により開かれ、該排出口と連結された制御室において、システムの状態を不均衡とするような減圧を起こせばよい。調整装置ハウジングとコントロールバルブ手段とがひとつの構造ユニットとして組み合わされたことにより、現場への導入時における省スペースな寸法と単純な操作が確かなものとして保証されている。 In the context of the control by the associated common control pressure communication, the symmetrical design with respect to the two fluid working surfaces compensates for the fluid forces acting on the servo means when both outlets are closed simultaneously, Ensure that a clear positioning can be achieved. When the discharge port is closed, the home position of the servo means may be set at a position where the power communication unit is disconnected from both the supply communication unit and the discharge communication unit and maintains a constant pressure. There is. Since both of the two control chambers are connected to the same control pressure communication section, the accuracy of adjustment is not affected by fluctuations in the control pressure. The servo movement of the servo means causes a change in the effective pressure in the power communication section. To initiate this servo movement, one of the two outlets is opened by appropriate electrical control of the control valve means. In the control room connected to the discharge port, it is only necessary to cause a decompression that makes the state of the system unbalanced. The combination of the adjusting device housing and the control valve means as a single structural unit guarantees space-saving dimensions and simple operation during installation on site.
原則として、供給連絡部とは無関係に、制御圧力連絡部へと所望の圧力とするための圧力媒体を供給することも可能である。しかしながら、制御圧力連絡部への供給が、位置調整装置内の圧力を供給連絡部から制御圧力の設定を可能とする圧力調整装置を中間に連結して行われる構造がより好ましい。圧力調整装置によって設定される制御圧力は供給圧力よりも低く、排出口が開いていたとしても、流体のロスが最低限に抑えられるようになっている。 In principle, it is also possible to supply a pressure medium for achieving a desired pressure to the control pressure communication part irrespective of the supply communication part. However, a structure is preferable in which the supply to the control pressure communication unit is performed by connecting the pressure in the position adjustment device to a pressure adjustment device that enables setting of the control pressure from the supply communication unit. The control pressure set by the pressure adjusting device is lower than the supply pressure, and even if the discharge port is open, the loss of fluid is minimized.
コントロールバルブ手段は比例弁手段であってもよい。比例弁手段は連続的な無段作動を可能とし、これにより、閉鎖ポジションと一定の開放ポジションとの間での切り替えだけでなく、調節可能な断面積を有した中間ポジションに設定することも可能となる。しかし、別の方法としては、切り替え弁を用いた形式、特に、切り替え弁とパルス幅変調方式制御手段と組み合わせた設計も可能である。 The control valve means may be a proportional valve means. Proportional valve means allows continuous stepless operation, which allows not only switching between closed position and constant open position, but also set to an intermediate position with adjustable cross-sectional area It becomes. However, as another method, a design using a switching valve, in particular, a design combining a switching valve and a pulse width modulation system control means is possible.
好ましくは、コントロールバルブ手段は圧電性バルブ手段であり、圧電により作動されるバルブ部材を有している。これは、所要電力が低く済むということに加え、特に省スペースな寸法が可能となるということを意味している。 Preferably, the control valve means is a piezoelectric valve means, and has a valve member operated by piezoelectricity. This means that the required power can be reduced and that particularly space-saving dimensions are possible.
圧電性コントロールバルブ手段を用いる場合には、それぞれひとつの排出口と関連付けられ、また、二つの隣接して設置された細長い圧電屈曲変換器によって構成された二つのバルブ部材を有した構造設計を採用すると好都合である。これらのバルブ部材は、統合された屈曲変換器ユニットの構成要素となっている。このような屈曲変換器ユニットは対称性を有する構造であるために、二つの別個の屈曲変換器よりも更に優れた正確さで制御することができる。 When using piezoelectric control valve means, adopt a structural design with two valve members, each associated with one outlet and constructed by two adjacent elongated piezoelectric flexure transducers This is convenient. These valve members are components of an integrated bending transducer unit. Since such a bending transducer unit has a symmetrical structure, it can be controlled with better accuracy than two separate bending transducers.
このような屈曲変換器ユニットを用いた場合、屈曲変換器ユニットが、二つの屈曲変換器の間に堅固な連動性連結を成す支承部を有していると、二つのバルブ部材によって成されるストロークまたはストロークの規模は特に広範囲にわたり、結果として、相対的に見てより広範囲にわたる流出断面が設定され得る。このような支承部は、バルブハウジングに対する屈曲変換器ユニットの回転運動のために設置される。これ故に、あるバルブ部材を開放する操作は、他のバルブ部材を増強された力によって関連する排出口の弁座に閉ざし、屈曲変換器ユニットを支承部で傾斜させることによって助成することができる。このようなコントロールバルブ手段はヨーロッパ特許公報EP1207329B1において開示されている。これは本発明の位置調整装置に特に適したコントロールバルブ手段である。 When such a bending transducer unit is used, if the bending transducer unit has a support part that forms a rigid interlocking connection between the two bending transducers, it is formed by two valve members. The stroke or stroke magnitude is particularly wide, and as a result a relatively broader outflow section can be set. Such a bearing is installed for rotational movement of the bending transducer unit relative to the valve housing. Therefore, the operation of opening one valve member can be aided by closing the other valve member to the valve seat of the associated outlet by an enhanced force and tilting the flexure transducer unit at the bearing. Such a control valve means is disclosed in European Patent Publication EP 1207329 B1. This is a control valve means particularly suitable for the position adjusting device of the present invention.
サーボ手段の位置を決定する二つの流体作動面は、二つのダイアフラム要素上に位置しているのが好ましい。ダイアフラム要素に関しては、軸方向において互いに相反する位置にあるサーボ手段の二つの端部に設置されていることが好ましい。 The two fluid working surfaces that determine the position of the servo means are preferably located on the two diaphragm elements. With respect to the diaphragm element, it is preferable that the diaphragm element is installed at two ends of the servo means which are in mutually opposite positions in the axial direction.
サーボ手段は、調整装置ハウジング内 に設置可能なプランジャ状のサーボ部材を含み、その二つの端部において外部ダイアフラム要素により調整装置ハウジングに保持されていると好ましい。この外部ダイアフラム要素は関連する流体作動面を定義している。このサーボ部材は更に二つの移動する閉塞部材を有しているのが好ましい。これらの閉塞部材はそれぞれ、流出開口を取り囲むハウジングに設置されたひとつの弁座と協働できるようになっている。ふたつの流出開口の間には、動力連絡部と接続した動力室があり、この動力室は、バルブ部材の位置に応じた方式で、選択的に供給連絡部もしくは排出連絡部と接続されたり、あるいはそれらの両方から遮断されたりすることが可能となっている。 The servo means preferably comprises a plunger-like servo member which can be placed in the adjusting device housing and held at the adjusting device housing by an external diaphragm element at its two ends. This external diaphragm element defines an associated fluid working surface. The servo member preferably further comprises two moving closure members. Each of these closing members can cooperate with a single valve seat installed in a housing surrounding the outflow opening. Between the two outflow openings, there is a power chamber connected to the power communication section, and this power chamber is selectively connected to the supply communication section or the discharge communication section in accordance with the position of the valve member, Or it can be blocked from both of them.
ホームポジションの設定を正確に成し遂げるためには、サーボ部材が、互いに反対方向に作用する二つのばね手段により調整装置ハウジングの軸方向において付勢されているのが好ましい。調整装置の特性を調整するために、少なくともひとつのばね手段のばね設定力が調節されることが好ましい。 In order to achieve the home position setting accurately, the servo member is preferably biased in the axial direction of the adjusting device housing by two spring means acting in opposite directions. In order to adjust the characteristics of the adjusting device, the spring setting force of at least one spring means is preferably adjusted.
本発明の更なる有益な展開と好都合な形態は、以下に示される実施例の詳細な説明と付随する図面とにより理解される。
全体の流体作動式位置調整装置1は、その内部に個々の構成要素を密に格納したひとつの構造ユニットとして設計されている。これらの構成要素が図において位置調整装置を示す長方形の枠組みの中に描かれているのは、単に簡潔な概観図を示すためである。
Further advantageous developments and advantageous forms of the invention will be understood from the detailed description of the embodiments given below and the accompanying drawings.
The entire fluid-operated position adjusting device 1 is designed as a single structural unit in which the individual components are stored densely. These components are depicted in the figure in a rectangular framework showing the position adjustment device, merely to give a brief overview.
図1から図3に示されるように、位置調整装置1によって制御される動力装置2あるいは何らかの負荷が、位置調整装置1に付随している。詳細には図示されていないが、本発明の実施例は、単一のプロセスバルブ用流体作動式動力装置である。動力装置2は、ハウジング3とハウジング3に対して直線運動もしくは回転運動が可能な出力駆動部4とを含む。ハウジング3と出力駆動部4によって区画される 駆動室5は、ばね手段6の反発力に拮抗する形で圧力媒体の圧力を受けることができる。
As shown in FIGS. 1 to 3, a
出力駆動部4を所定の位置へと動かし、結果として、出力駆動部4によって駆動される部材を動かすために、駆動室5における流体作用は、位置調整装置1によって制御された方式で設定することができる。出力駆動部4によって駆動される部材として、例えば、バルブスプールなどが挙げられる。
The fluid action in the
装置を稼動させるために用いられる圧力媒体としては、実施例でも使用されているような圧縮空気が特に挙げられる。しかしながら、原則として、他の気体媒体や液体媒体を利用することも可能である。 As the pressure medium used for operating the apparatus, compressed air which is also used in the examples is particularly mentioned. However, in principle, other gaseous or liquid media can be used.
位置調整装置1は調整装置ハウジング7を備える。調整装置ハウジング7の内部には、サーボ手段12を包含した縦長のハウジング内室8が設けられている。サーボ手段は幾つかの構成要素によって構成されている。サーボ手段12もまた縦長の形状を有しており、サーボ手段もしくはサーボ手段の個々の構成要素は、調整装置ハウジング7内にあるハウジング内室8の縦軸14の方向において直線運動を行うように配置されている。この直線運動をサーボ運動13と呼ぶ。
The position adjusting device 1 includes an adjusting device housing 7. Inside the adjustment device housing 7, a vertically long housing
二つの流体作動面15a、15bにおける制御された流体作用によるサーボ手段12のサーボ運動13と、その結果としての位置決めされた位置は、サーボ手段12の相反する方向へ切り替わることができる。流体作用を制御するために、電動式のコントロールバルブ手段16が設置されている。コントロールバルブ手段16は、適切なセンサー手段17によって検出される位置信号に従って作動する。センサー手段は、例えば、動力装置2の出力駆動部4に対する変位を計測するシステムであり、取得した位置信号は電子制御手段18へと伝達される。電子制御手段18はこれを受けて、コントロールバルブ手段16のために電気的な作動信号を作り出す。電子制御手段18は、構造ユニットである位置調整装置1の一構成要素として設計されるのが最も好ましい。
The
調整装置ハウジング7には、供給連絡部22、排出連絡部23、動力連絡部24が設けられている。供給連絡部22は圧力源Pと接続することができる。圧力源Pとは、特に、圧縮空気の供給源であり、出力駆動部4の稼動に必要な圧力媒体を提供している。
The adjusting device housing 7 is provided with a
排出連絡部23は外気Rと接続されている。もしも位置調整装置1の稼動に液体を用いているのであれば、排出連絡部23はタンクへと接続されることになる。
動力連絡部24は動力装置2との接続のために用いられる。動力連絡部24は、統合された流体ダクトなどの流体ライン25を介して、駆動室5と接続されている。
The
The
上で述べた3つの連絡部23、24、25は、ハウジング内室8と、調整装置ハウジング7の内部を通る流体ダクトとを介して接続されている。これらの流体ダクトは調整装置ハウジング7の側壁に開けられた孔を介してハウジング内室8の内部と連通している。動力連絡部24がハウジング内室8の動力室26と呼ばれる部分と接続しているのに対して、供給連絡部22は常に供給室27と接続しており、また、排出連絡部23は排出室28と接続している。
The three connecting
動力室26は軸方向における片側の側面で供給室27と隣り合い、もう一方の側面で排出室28と隣り合っている。動力室26は、これらの隣り合う供給室27、排出室28のそれぞれと流出開口32a、32bを介して接続しており、この流出開口32a、32bは、軸方向において供給室27と排出室28のそれぞれ関連する一方と対面する環状弁座31によってその境界部分が規定されている。これらの弁座31はいずれのケースにおいても、縦軸14の方向に動くことが可能な閉塞部材33a、33bと対向している。
The power chamber 26 is adjacent to the
供給室27と排出室28にそれぞれ配置された二つの閉塞部材33a,33bを貫通するように、サーボ運動方向13に伸びる縦軸14の方向に配置されたプランジャ状の中央サーボ部材34を有する。このサーボ部材34の二つの末端部分には、それぞれ、可撓性のある外部ダイアフラムもしくは薄膜要素35a、35bが密封形式で取り付けられている。これらの要素は、他方で、調整装置ハウジング7によっても密封形式で支持されている。外部ダイアフラム要素35a、35bのそれぞれは、軸方向において隣接するハウジング内室8の末端壁36a、36bと共に、それぞれ第一及び第二制御室37a、37bを区画する。個々の制御室に面するダイアフラム面は、どちらの場合においても、先に述べた二つの流体作動面15a、15bのうちのいずれかを構成する。
A plunger-shaped
軸方向において二つの外部ダイアフラム要素35a、35bから少し離れた位置には、それぞれ内部ダイアフラム要素38a、38bが設けられている。これらの内部ダイアフラム要素38a、38bは、一方で閉塞部材33aと33bのいずれかに、他方では調整装置ハウジング7に、それぞれ密封形式で取り付けられている。内部ダイアフラム要素38a、38bは、排出室28と供給室27のそれぞれを、それぞれ流出開口32a、32bとは反対側の側面において境界付けている。
それぞれ対となった内部ダイアフラム要素と外部ダイアフラム要素、38aと35a、38bと35bとによって、それぞれ、第一の圧力補償室42aと第二の圧力補償室42bが形成されている。第一の圧力補償室42aと第二の圧力補償室42bは、それぞれの閉塞部材33a、33bの内部を通って伸びる少なくともひとつの圧力補償ダクト43a、43bを介して、常に動力室26と接続している。圧力補償ダクト43a、43bは、それぞれ閉塞部材33a、33bの軸方向における端面上において、対面している弁座31の円周の内側に開口している。また、圧力補償ダクト43a、43bを調整装置ハウジング7の内部に形成することも可能である。
A first
閉塞部材33aと33bは、それぞれ関連する機械ばね手段44a、44bにより、サーボ部材34の軸方向において相対する閉塞部材に向けて付勢されている。関連するばね手段44a、44bが圧縮された場合、二つの閉塞部材33a、33bは、これらにより同軸上に挟まれているサーボ部材34の軸方向にそれぞれ独立に移動し得る。
The
図1に示す実施例において、ばね手段44a、44bは、サーボ手段34に同軸上に取付けられた圧縮ばね手段の形をとっており、一方の端部でサーボ手段34の広がったヘッド45a、45bに当接し、もう一方の端部で隣接する閉塞部材33aと33bの基部に当接している。ヘッド45a、45bは外部ダイアフラム要素35a、35bを取り付ける役割を果たしており、また、閉塞部材33aと33bの基部はサーボ部材34よりも大きな直径を有している。
In the embodiment shown in FIG. 1, the spring means 44a, 44b are in the form of compression spring means coaxially mounted on the servo means 34, with the
軸方向において二つの閉塞部材33a、33bの間には、サーボ部材34の追随部46が存在する。追随部46の直径は、それぞれ隣接する閉塞部材33a、33bを支える、サーボ部材34の縦方向の部分の直径よりも大きく、サーボ部材34に関して、二つの閉塞部材33a、33bを移動させるために当接し、かつにより静止させ、個々の閉塞部材33a、33bがもう一方の閉塞部材へと移動することを制限する役割を果たしている。
A tracking
ダイアフラム要素35、38は、ゴム弾性もしくは弾力特性を有している。調整装置ハウジング7においてダイアフラム要素35、38は、一方ではサーボ部材34を、もう一方では閉塞部材33aと33bを、それらが上記のサーボ運動13を行えるように保持している。この設計は、システムに圧力のかかっていない状態では、図1に示されているようにサーボ手段12がホームポジションに位置する配置となり、そこでは、二つの閉塞部材33a、33bが向かいあう弁座31と密封様式で係合し、関連する流出開口32a、32bを閉ざされた状態に保持する。追随部46の長さは、このようなホームポジションにおいて、追随部46が閉塞部材33a、33bとちょうど接するか、もしくは閉塞部材33a、33bから最小限の距離に位置するように選定される。
The diaphragm elements 35 and 38 have rubber elasticity or elastic characteristics. In the adjusting device housing 7, the diaphragm elements 35, 38 hold the
しかしながら、サーボ手段12のホームポジションへの設置を再配置可能な方式で行うためには、上記に加え、更に二つのばね手段47a、47bがあれば効果的である。これらのばね手段47a、47bはサーボ部材34と調整装置ハウジング7の間で作用し、サーボ部材34を軸方向においてそれぞれ相反する方向へと押しやり、結果としてサーボ部材34がこれらの更なるばね手段47a、47bの中心にあるホームポジションに位置させるようにする。これらの追加ばね手段47a、47bのうち、少なくとも一方のスプリング力を―図1における斜めの矢印47’で示すように―調節できれば、組み立ての段階においてシステム全体としてもホームポジションが圧力のかかっていない状態となるように調節することができる。
However, in order to perform the installation of the servo means 12 at the home position in a repositionable manner, it is effective if there are two spring means 47a and 47b in addition to the above. These spring means 47a, 47b act between the
追加ばね手段47a、47bによる付勢のレベルを調整することによって、サーボ部材34を動かすために必要な流体サーボ力のレベルを調整することも可能となり、その結果、位置調整装置の特性を決定することが可能となる。
By adjusting the level of biasing by the additional spring means 47a, 47b, it is possible to adjust the level of the fluid servo force required to move the
ホームポジションからサーボ部材34がどちらかの方向へと動いた場合、その運動方向における前方に位置する閉塞部材は、追随部46によって動かされ、関連する弁座31から離れる。一方で、もう一方の閉塞部材はサーボ部材34の動きに追随しようとするが、関連する弁座31により所定の位置に止められる。閉塞部材とサーボ部材34の間で作用しているばね手段44aもしくは44bは圧縮され、その結果、閉鎖する方向への推力は高まる。
When the
外部ダイアフラム要素35a、35b上の二つの流体作動面15a、15bは、相互に同じ大きさを有している。本実施例において“流体作動面”とは常に、産出されたサーボ力の計測と関連のある有効な流体作動面を指し、ダイアフラムに関しては、例えばピストンの場合などとは異なり、その変形挙動のために通常、全断面積よりも小さい面積である。本明細書において使用される限りにおいて、流体作動面とは常に有効流体作動面のことであると理解される。
The two fluid working
二つの制御室37a、37bはそれぞれ、第一と第二の制御ダクト48aと48bを介して共通の制御圧力連絡部52に接続している。この制御圧力連絡部52は、実施例においては図示された圧力調整装置53の出力に接続されている。圧力調整装置53は位置調整装置1の構成要素として設計されており、その入り口側の供給口は供給連絡部22と接続されている。このように供給連絡部から制御された圧力媒体が出されるため、余分な連絡部は必要ない。圧力調整装置53を用いることによって、一般的には供給圧力よりも実質的に低い所望の制御圧力を正確に設定することができる。
The two
しかしながら、所望のレベルの制御圧力を供給連絡部とは無関係に、図2の鎖線52’に示すような別個な形で供給することも同様に可能である。
二つの制御ダクト48a、48bの途中には、例えば、ダクトの狭まった部分というような形式であるチョーク手段54a、54bがそれぞれ存在する。二つのチョーク手段54a、54bは、同じ閉塞効果を有しているのが好ましい。
However, it is equally possible to supply the desired level of control pressure in a separate manner, as shown by the chain line 52 'in FIG.
In the middle of the two
それぞれの制御ダクト48a、48bからは排出ダクト56a、56bが伸びており、排出口55a、55bまで通じている。各々制御室37a、37bに向かう流れ方向において、排出ダクト56a、56bの分岐点は関連するチョーク手段54a、54bから下流にある。排出ダクト56a、56bはまた、それぞれ関連する制御室37a、37bより直接分岐することも可能である。
二つの排出口55a、55bは前述のコントロールバルブ手段16の構成要素となっており、コントロールバルブ手段16は二つの排出口55a、55bを、その両方を同時に閉めるという可能性も含め、選択的に閉じたり開いたりする役割を果たしている。もしも排出口のひとつが開いていれば、もう一方の排出口は閉ざされる。
The two
実施例におけるコントロールバルブ手段16は、連続動作バルブとしての機能を果たしながらの稼動が可能であり、閉鎖ポジションと最大開放ポジションに加え、さまざまなサイズの排出口断面を調節可能に設定するための、しかるべき中間ポジションを有する。また、放出される圧力媒体の流速を管理するために、コントロールバルブ手段16に対してパルス幅変調制御を行うことも可能である。 The control valve means 16 in the embodiment can be operated while functioning as a continuous operation valve. In addition to the closed position and the maximum open position, the control valve means 16 can be used to adjust various sizes of the outlet cross section to be adjustable. Has an appropriate intermediate position. It is also possible to perform pulse width modulation control on the control valve means 16 in order to manage the flow rate of the discharged pressure medium.
理論上、コントロールバルブ手段16は電磁駆動作動システムとしての設計が可能である。しかしながら、圧電性タイプの設計はより好ましい。したがって、図1及び図4に示すように、例えば、位置調整装置1は、二つの排出口55a、55bのいずれかとそれぞれ関連付けられた二つの圧電作動バルブ部材57a、57bにより構成されることも可能である。これらの圧電性のバルブ部材はそれぞれ細長い圧電屈曲変換器58a、58bによって構成されている。圧電屈曲変換器58a、58bは、対応する制御電圧がかけられると、偏向面62において、個々の屈曲変換器58a、58bの延長である主面に対して直角に撓む。閉鎖ポジションにおいては、バルブ部材57a、57bが各々関連する弁座63と係合する。弁座63は関連する排出口55a、55bを密封機能を保持しつつ取り囲んでいる。
Theoretically, the control valve means 16 can be designed as an electromagnetically driven operating system. However, a piezoelectric type design is more preferred. Therefore, as shown in FIGS. 1 and 4, for example, the position adjusting device 1 can be configured by two piezoelectric
コントロールバルブ手段16は排出口55a、55bのそれぞれにそれ自身のコントロールバルブを有していてもよい。反対に、実施例におけるコントロールバルブ手段16は、単一の3/3方式連続動作バルブで構成されている。この単一の3/3方式連続動作バルブは、本明細書でその内容が援用されているヨーロッパ特許EP1207329に記載された設計を用いたものである。この場合、ふたつの圧電性屈曲変換器58a、58bは並んで配置され、それぞれの延長面が互いに合わさり、その一端に設けられた堅固な支承部64によって、U字型あるいは分岐した形状の一体の屈曲変換器ユニット65となるよう結合されている。
The control valve means 16 may have its own control valve at each of the
屈曲変換器58a、58bはいずれも電気的な制御が可能である。この制御は、それぞれ独立してか、もしくは互いに調和するよう恒常的に設定された方式で行われるのが好ましい。制御に必要な配線の詳細な図示はない。このタイプの制御は特別な様式での連動動作形式を可能とする。さらに重要なのは、支承部64において屈曲変換器ユニット65が、屈曲変換器ユニット65全体が、偏向面62に対して垂直な回転軸67を中心にバルブハウジング66に対して回転可能となるように、コントロールバルブ手段のバルブハウジング66に支持されていることである。このため、堅固なクランプは用いられておらず、前述の回転運動を確実に可能とするような支承がなされている。このことについては図4で示されている。
Both of the bending
屈曲変換器ユニット65は、図1に示されるように、電気的に無力化された状態ではバルブ部材57a、57bの両方が閉鎖ポジションをとるように、図示されていない機械ばね手段によって作動されるのが好ましい。この状態から屈曲変換器58a、58bはそれぞれ関連する排出口55a、55bを開放するように駆動され、その結果、ストロークに応じて排出断面をより大きく、或いは、より小さく開放する。必要であれば、閉鎖方向に有効な力を加えて、もう一方の屈曲変換器を同時作動することによって、開放ストロークを更に大きくすることができる。支承部64の堅固な連結のために、弁座63に付勢する屈曲変換器の結果としての撓みは、屈曲変換器ユニット65全体を回転軸67の周りで回転させ、既に浮き上がっていた屈曲変換器をさらに屈曲させる。
The bending
しかしながら、屈曲変換器ユニット65の使用は、設計上の特徴として全くの対称性を得ることができるという点で、さらに有益である。このような特徴によって、正確な位置調整という目的は効果的に促進される。サーボ手段12を内蔵した調整装置ハウジング7も同様に縦方向の中心に対して対称性を有するように設計されているが、これを合わせて考慮に入れると、位置調整装置1は全体として対称性を有する設計であると言える。
However, the use of the
以下において、位置調整装置1の典型的な稼動方法を説明する。
システムの稼動に際して、圧力媒体を、供給連絡部22を経て供給室27と、更に、圧力調整装置53を通過して二つの制御室37a、37bとに導入し、サーボ手段12に図1で示されるホームポジションをとらせる。この状態においては、連結された動力装置2の出力駆動部4もまた、図1において鎖線で示されたホームポジションにある。
Below, the typical operating method of the position adjustment apparatus 1 is demonstrated.
During operation of the system, the pressure medium is introduced into the
二つの外部ダイアフラム要素35a、35bに設けられた同質の流体作動面15a、15bにより、サーボ部材34も自身のホームポジションに納まる。これは、圧力供給の結果として、第一の閉塞部材33aと第一内部ダイアフラム要素38aにかかる圧力が同じように補正されたか、もしくは互いに釣り合ったために、更にこのような状態となったものである。ふたつの排出口55a、55bは閉じられている。
The
次に、出力駆動部4を動かすために、供給室27に最も近い第二制御室37bの流体圧力が減圧される。図2において、これはコントロールバルブ手段16を適切に作動させることにより、関連する第二制御ダクト48bと接続された第二排出口55bを開放した結果として起こる。この場合では上流に設置されている第二チョーク手段54bが制御圧力連絡部52からの過剰な流体の流出を防ぐ。第二チョーク手段54bが許容する流速は、コントロールバルブ手段16によって可能とされる排出流速よりも実質的に低いことが好ましい。
Next, in order to move the output drive unit 4, the fluid pressure in the
第一排出口55aが閉ざされたままであるために第一制御室37a内の圧力は一定に保たれており、その結果、サーボ手段12における力関係が変化し、サーボ部材34が排出された第二制御室37bに向かって動く。このとき、第一閉塞部材33bが追随部46と共に移動して関連する弁座31から離れ、供給室27と動力室26の間に位置する第二流出開口32bが開く。それに応じて供給連絡部22から動力連絡部24へと圧力媒体が流れ出し、更に、連結されている動力装置2の駆動室5にまで至る。
Since the
圧力補償ダクト43a、43bにより圧力補償室42a、42b内の圧力は動力室26内の圧力と同じ大きさとなっているために、圧力補正もしくは圧力の均一化が起き、第一閉塞部材33aは第一ばね手段44aによって閉塞位置に保持される。
Since the pressure in the
出力駆動部4が所望の位置に到達すると、電子制御手段18の制御により第二排出口55bが再び閉じられる。その後まもなく、チョーク手段54bによって第二制御室37bにおけるすべての制御圧力が回復され、サーボ手段12は図1で示されるようにホームポジションへと戻る。もはや二つの制御室37a、37bにおける制御圧力は一定しているので、圧力はそれ以上変化することなく、出力駆動部4は所望の位置に留まる。
When the output drive unit 4 reaches a desired position, the
たとえ何らかの理由により制御圧力が低下したとしても、二つの追加ばね手段47a、47bによって、ホームポジションは保たれるようになっている。
図3に示されるように出力駆動部4を初期化するには、第一排出口55aが開かれる一方で第二排出口55bは閉じたままとなるように、コントロールバルブ手段16を制御する。このようにすることにより、第一排出口55aと接続した第一制御室37aは、関連する第一制御ダクト48aを通じて排出される。結果として、複数のダイアフラムに対して圧力が非対称的に作用し――ただし、第二制御室37b内の制御圧力は実際のところ一定に留まる――、サーボ部材34が第一制御室37aの方向へと移動し、追随部46が第一閉塞部材33aを関連する弁座から押し上げる。このように開放された第一流出開口32aを通じて、動力連絡部24の流体は、接続している駆動室5の流体と共に排出連絡部23へと排出される。
Even if the control pressure decreases for some reason, the home position is maintained by the two additional spring means 47a and 47b.
To initialize the output drive unit 4 as shown in FIG. 3, the control valve means 16 is controlled so that the
出力駆動部4が所望の位置へと戻れば、制御手段18は第一バルブ部材57aを元の閉鎖ポジションへと切り替え、二つの排出口55a、55bは閉ざされる。ここで、第一チョーク手段54aを用いて、制御圧力連絡部52により設定された所定の制御圧力を、第一制御室37aに回復させてもよい。このようにしてサーボ手段12は図1に示されるようなホームポジションへと再び戻り、動力連絡部24において設定された圧力もまた、再び一定となる。
If the output drive part 4 returns to a desired position, the control means 18 will switch the
実施例において説明された設計の有益な点は、二つの制御室37a、37bが同じ圧力条件にあるときには、サーボ部材34はホームポジションをとるという特性にある。このとき、動力連絡部24は流体密封形式で供給連絡部22と排出連絡部23の両方から同時に遮断され、動力連絡部24の流体圧力は一定となる。
An advantage of the design described in the embodiment is that the
1…流体作動式位置調整装置
2…動力装置
7…調整装置ハウジング
8…ハウジング内室
12…サーボ手段
15a、15b…流体作動面
16…コントロールバルブ手段
22…供給連絡部
23…排出連絡部
24…動力連絡部26…動力室
27…供給室
28…排出室
31…弁座
32a,32b…流出開口
33a,33b…閉塞部材
34…サーボ部材
35a,35b…外部ダイアフラム要素
37a,37b…制御室
38a,38b…内部ダイアフラム要素
42a,42b…圧力補償室
44a,44b,47a,47b…ばね手段
46…追随部
52…共通の制御圧力連絡部
53…圧力調整装置
54a,54b…チョーク手段
55a,55b…排出口
57a,57b…バルブ部材
58a,58b…圧電屈曲変換器
62…偏向面
64…支承部
65…屈曲変換器ユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fluid operation type
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